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Globale Erwärmung

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Globale Jahresmitteltemperaturen der letzten 125 Jahre auf der Erdoberfläche relativ zum Mittelwert im Zeitraum 1951–1980, basierend auf Messungen der Boden-Lufttemperatur durch Wetterstationen sowie Messungen der Meeresoberflächentemperatur durch Schiffe und Satelliten. Quelle: NASA GISS Surface Temperature Analysis 2005
Die Entwicklung der globalen Durchschnittstemperatur während der letzten 1.000 Jahre, nach verschiedenen Quellen rekonstruiert und seit dem 19. Jahrhundert direkt gemessen.

Die globale Erwärmung beschreibt den während der vergangenen Jahrzehnte beobachteten Anstieg der Durchschnittstemperatur auf der Erdoberfläche und in den Ozeanen. Sie kann auch umschrieben werden als Anstieg des globalen Wärmegehalts. Ihre Ursache liegt vor allem im Verbrennen fossiler Brennstoffe und den resultierenden Emissionen von Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie der Freisetzung weiterer Treibhausgase. Mit dem selben Begriff wird auch die zukünftig zu erwartende weitere Erwärmung benannt.

Die Bezeichnung globale Erwärmung wurde im Verlauf der 1980er und 1990er Jahre geprägt und wird oft gleichbedeutend mit dem allgemeineren Begriff Klimawandel verwendet. Während Klimawandel ursprünglich natürliche Prozesse beschreibt, bezieht sich globale Erwärmung besonders auf durch Menschen verursachte (anthropogene) Veränderungen des globalen Klimas. Diese Veränderungen bestehen nicht nur im Anstieg der Durchschnittstemperatur der Erde, sondern werden von einer Vielzahl globaler, regionaler und lokaler Phänomene begleitet.

Der wissenschaftliche Sachstand über die globale Erwärmung wird regelmäßig im Abstand von mehreren Jahren durch das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) zusammengefasst.[1] Die Berichte des IPCC, deren dritter im Jahr 2001 veröffentlicht wurde und deren vierter für 2007 erwartet wird, bilden den Kenntnisstand über den menschlichen Einfluss auf das Klimasystem der Erde ab und gelten als Basis der politischen und wissenschaftlichen Diskussion.

Ursachen

Datei:Treibhauseffekt.jpg
Schema des Treibhauseffekts: Kurzwellige Strahlung der Sonne trifft auf die Erdatmosphäre und -oberfläche. Diese gibt langwellige Strahlung ab, welche zum Teil von der Atmosphäre wieder absorbiert wird. Die hierbei beteiligten Treibhausgase strahlen in der Folge Wärme ab, was zum Treibhauseffekt führt.
Trend der wichtigsten Treibhausgase seit den 1970er Jahren bis 2003.

Grundlagen des Treibhauseffekts

Hauptartikel: Treibhauseffekt

Der Treibhauseffekt ist eine Folge davon, dass Treibhausgase wie Wasserdampf (H20), Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), fluorierte Verbindungen (FCKW und FKW) oder Distickstoffoxid (N2O, besser bekannt als Lachgas) die kurzwellige Strahlung der Sonne weitgehend ungehindert auf die Erde durchlassen, die längerwellige Wärmeabstrahlung von der Erde in den Weltraum aber in bestimmten Wellenlängenbereichen absorbieren. Dadurch erhöht sich die Temperatur der unteren Atmosphäre, die Troposphäre genannt wird. Die Gasteilchen strahlen die aufgenommene Energiemenge als Wärmestrahlung wieder ab, und zwar in alle Richtungen gleich viel, also je zur Hälfte nach oben in den Weltraum und nach unten zurück zur Erdoberfläche. Diese zurück zur Erdoberfläche gehende Strahlung wird, da sie der Wärmeabstrahlung der Erde entgegengesetzt gerichtet ist, auch als atmosphärische Gegenstrahlung bezeichnet.

Die atmosphärische Gegenstrahlung wärmt die Erdoberfläche (und die untersten Luftschichten) zusätzlich zur Sonneneinstrahlung auf. Die wärmere Erdoberfläche sendet wiederum entsprechend mehr Wärmestrahlung aus. Dieser Prozess der Erwärmung und Strahlungszunahme setzt sich so lange fort, bis der nicht absorbierte Anteil der Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche und die nach außen gerichtete Strahlung der Atmosphäre zusammen genommen genau so groß sind, wie die Sonneneinstrahlung auf die Erde. Dann herrscht, auf erhöhtem Temperaturniveau, ein Gleichgewicht zwischen der Erdoberfläche und den untersten Luftschichten.

Treibhausgase gibt es in der Atmosphäre von Natur aus, vor allem die genannten Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und Lachgas. Die von ihnen verursachte Temperaturerhöhung wird als natürlicher Treibhauseffekt bezeichnet. Ohne diesen läge die längerfristig und global gemittelte bodennahe Lufttemperatur der Erde bei etwa −18°C und damit um etwa 33°C unter dem heute tatsächlich vorhandenen Mittelwert von etwa +15°C – die Erde wäre damit für die meisten höheren Lebewesen unbewohnbar. Die Hauptbestandteile der Erdatmosphäre Stickstoff, Sauerstoff und Argon bilden zusammen über 99,9% von ihr und entfalten dabei so gut wie keine Treibhauswirkung. Lediglich die auf den ersten Blick sehr gering wirkenden Konzentrationen der genannten Treibhausgase ermöglichen gemeinsam mit dem Wasserdampf menschliches Leben auf der Erde. Dabei wirken die Treibhausgase als Antreiber, erzeugen also direkt eine erhöhte Temperatur, während Wasserdampf lediglich als Verstärker fungiert, das heißt zu einer zusätzlichen Erwärmung führt, aber diese nicht aus sich heraus bewirken kann.[2]

Anthropogener Treibhauseffekt

Entwicklung der CO2-Konzentration während der letzten 420.000 Jahre. Neuere Forschungen erweiterten den erforschten Zeitraum auf über 650.000 Jahre, veränderten das grundlegende Bild jedoch nicht.

Die vorindustrielle Konzentration von CO2 betrug 280 ppm (parts per million, Teile pro Million). Dieser Wert ist, vor allem durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe sowie durch großflächige Entwaldung, auf heute über 380 ppm gestiegen. Nach Messungen aus Eisbohrkernen ist dies die höchste Konzentration seit mindestens 650.000 Jahren[3], wahrscheinlich sogar schon seit 20 Millionen Jahren[4]. Der Anteil von Methan beträgt statt 730 heute 1.847 ppb (parts per billion, Teile pro Milliarde), und der von Distickstoffoxid statt 270 mittlerweile 319 ppb.[5] In der Klimatologie ist es Konsens, dass diese gestiegene Konzentration der vom Menschen in die Erdatmosphäre freigesetzten Treibhausgase die wichtigste Ursache der globalen Erwärmung ist.[6] Ohne sie sind die gemessenen Temperaturen nicht zu erklären.[7] [8] Als Hauptbeweis für die derzeitige globale Erwärmung gelten die seit etwa 1860 vorliegenden weltweiten Temperaturmessungen sowie die Auswertungen verschiedener Klimaarchive. Diese zeigen die Zunahme der längerfristig und global gemittelten bodennahen Lufttemperatur im 20. Jahrhundert um 0,6°C ± 0,2°C. Am ausgeprägtesten ist die Erwärmung von 1976 bis heute. Die zweitstärkste deutliche Erwärmungsphase war zwischen 1910 und 1945 zu beobachten. Die Zwischenphase, in der keine nennenswerte Erwärmung zu verzeichnen war, wurde offensichtlich geprägt von abkühlenden Effekten von Schmutz- und Staubteilchen in der Luft (den so genannten Aerosolen), die den Erwärmungstrend aufhoben. Gemessen am Mittel der vergleichsweise kühlen Jahre 1880 bis 1920 stieg die globale Durchschnittstemperatur bis 2005 um beinahe 0,8°C, davon allein 0,6°C in den zurückliegenden 30 Jahren. In diesem Zeitraum nahm die globale Durchschnittstemperatur um ca. 0,17 °C pro Dekade zu. Dies wird durch Satellitenmessungen bestätigt, die ähnliche Erwärmungstrends zeigen. Die Satellitendaten wurden von verschiedenen Forschungsgruppen ausgewertet, die zu leicht unterschiedlichen Ergebnissen kommen. Nach RSS (Remote Sensing Systems) beträgt der Trend 0,192 °C/ Dekade [9] und nach UAH (University of Alabama in Huntsville) 0,133 °C pro Jahrzehnt[10] für die letzten 30 Jahre. 2005 war das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen.[11] Während sich die Ozeane insgesamt seit 1955 aufgrund ihres enormen Volumens und ihrer großen Temperaturträgheit nur um 0,04°C erwärmt haben, erhöhte sich ihre Oberflächentemperatur im selben Zeitraum gleichsam um 0,6°C.[12]

Die physikalischen Antreiber und ihr Anteil an der globalen Erwärmung im Klimamodell.

Verglichen mit den Schwankungen der Jahreszeiten sowie beim Wechsel von Tag und Nacht erscheinen diese Zahlen zwar gering, als globale Änderung des Klimas bedeuten sie jedoch sehr viel – besonders wenn man die um nur 5 bis 6°C niedriger liegende Durchschnittstemperatur auf der Erde während der letzten Eiszeit bedenkt. Wissenschaftler des US-amerikanischen National Research Council gehen von den gegenwärtig höchsten erlebten Temperaturen seit mindestens 400 Jahren aus, wahrscheinlich sogar seit wenigstens 1.000 Jahren.[13]

Im Zuge des anthropogenen Treibhauseffekts wird für die unterschiedlichen Luftschichten der Erdatmosphäre eine je unterschiedliche Erwärmung erwartet. Während sich die Erdoberfläche und die niedrige bis mittlere Troposphäre erwärmen sollten, lassen Modelle für die höher gelegene Stratosphäre eine Abkühlung vermuten. Tatsächlich wurde genau dieses Muster in Messungen wieder gefunden. Die Satellitenmessungen zeigen eine Abnahme der Temperatur der unteren Stratosphäre von 0,324 °C pro Jahrzehnt während der letzten 30 Jahre.[14] Die Abkühlung ist zum einen durch den verstärkten Treibhauseffekt und zum anderen durch Ozonschwund durch FCKWs in der Stratosphäre verursacht.[15] [16] Wären andere Faktoren für die Erwärmung hauptsächlich verantwortlich, wären andere Beobachtungen zu erwarten gewesen. Wäre beispielsweise die Sonne maßgebliche Ursache, hätten sich alle Schichten gleichermaßen erwärmen müssen.[17]

Solarstrahlung?

Graph über die Sonnenaktivität seit 1975.

Neben Treibhausgasen tragen noch andere, weniger bedeutende Faktoren zur globalen Erwärmung bei. Besonders der Beitrag der Sonne ist hier zu erwähnen, auch wenn er unterschiedlich stark gewichtet wird. Eine Studie von Stott et al. schätzt den solaren Anteil an der beobachteten gobalen Erwärmung zwischen 1950 und 1999 auf einen Bereich zwischen 16% und maximal 36%.[18] Die Sonne, so Sami Solanki, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, befinde sich seit 70 Jahren in einem Aktivitätsmaximum, beobachtbar an der Zahl der Sonnenflecken, und strahle so stark wie seit 8.000 Jahren nicht mehr.[19] Solanki selber sagt, dass trotz dieser ungewöhnlichen Aktivität eine solare Ursache der globalen Erwärmung während der vergangenen Dekaden unwahrscheinlich sei,[20] die Sonne nicht der dominante Faktor gewesen sein und ihr Anteil an der Erwärmung seit 1970 bei maximal 30% gelegen haben könne.[21] Solankis Analyse der Sonnenaktivität ist zudem Kritik ausgesetzt, die vor allem seine Methode zur Rekonstruktion vergangener Jahrtausende umfasst.[22] Andere Rekonstruktionen ergaben kaum einen Zusammenhang zwischen Sonnenflecken und Erdtemperaturen seit dem 17. Jahrhundert. Zudem seien insbesondere die seit 1978 direkt aus dem Orbit gemessenen Veränderungen der Sonnenaktivität zu gering, um die Ursache für die sich beschleunigende Erwärmung der letzten 30 Jahre gewesen zu sein.[23] (Vgl. die Abbildung rechts)

Auch andere Forscher schätzen den Anteil der Sonne an der beobachtbaren Erwärmung übereinstimmend als gering ein. Bis 1970 zeige sich zwar noch eine relativ gute Korrelation des Helligkeitsanstiegs der Sonne mit der gemessen globalen Erwärmung, aber spätestens seitdem seien Treibhausgase die hauptsächlichen Antreiber der Temperaturentwicklung gewesen.[24]

Aerosole

Die Antreiber der globalen Erwärmung seit 1750 und ihr Nettoeffekt auf den Wärmehaushalt der Erde.
Luftverschmutzung durch Aerosole über Indien.

Im Klimasystem ebenfalls eine nicht zu vernachlässigende Rolle spielen feine Partikel in der Atmosphäre, die so genannten Aerosole. Diese reflektieren teilweise einkommende Strahlung und tragen so zur Abkühlung der unteren Luftschichten bei. Ihre genaue Rolle ist gegenwärtig mit Unsicherheiten behaftet, denn es gibt auch Beispiele für wärmende Aerosole. In der Troposphäre sorgen Rußpartikel zum Beispiel für einen Temperaturanstieg, da sie das Sonnenlicht absorbieren und somit Wärmestrahlung abgeben. Auf hellen Flächen wie Schnee führen sie zu einer Absenkung der Albedo und damit zu einer Erwärmung. In der Stratosphäre hingegen fangen sie durch ihre Absorption das Licht der Sonne ab, sodass weniger Strahlen die Troposphäre erreichen und die Temperatur dort sinkt. Einen großen Unsicherheitsfaktor bei der Bemessung der Klimawirkung von Aerosolen macht vor allem ihr Wirken auf die ebenfalls nicht vollständig verstandenen Wolken aus. Trotz aller Unsicherheiten wird der Nettoeffekt der Schwebeteilchen als deutlich abkühlend eingeschätzt. Neben Ruß kommen vor allem Mineralpartikel als Aerosole in der Atmosphäre vor. Sie werden hauptsächlich durch Landwirtschaft und Industrieannlagen freigesetzt. Da sie helle und reflektierende Oberflächen haben, sind Mineralpartikel noch schwerer einzuschätzen als die dunklen Rußteilchen. Dennoch wirkt auch ihr Vorkommen in der unteren Atmosphäre wahrscheinlich leicht abkühlend.

Die nach dem Zweiten Weltkrieg schnell wachsende Wirtschaft und die in der Folge entstehende starke Luftverschmutzung hat dafür gesorgt, dass bis in die 1970er Jahre hinein ein sehr starker aerosolbedingter Kühleffekt die eigentlich zu erwartende Erwärmung "maskiert" hat. Als die Industrieländer, angetrieben durch die negativen Folgen dieser Verschmutzung, etwa in Form des sauren Regens, Filteranlagen installierten, fiel der Anteil der Aerosole in der Atmosphäre wieder deutlich ab. Da gleichzeitig der CO2-Ausstoß enorm anstieg, konnte seitdem eine besonders starke Erwärmung festgestellt werden.

Siehe auch: Globale Verdunkelung

Zukünftige Erwärmung

Einige Projektionen der Temperaturentwicklung bis 2100.

Abhängig von den Zuwachsraten aller Treibhausgase und dem angewandten Modell rechnet das IPCC mit einer Zunahme der globalen Durchschnittstemperatur bis 2100 um 1,4 bis 5,8°C.[1] Bei einer Verdoppelung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre geht die Klimaforschung davon aus, dass die Erhöhung der Erdtemperatur und damit die Klimasensitivität mit 95%iger Wahrscheinlichkeit innerhalb von 1,5 - 4,5°C liegen wird.[25]

Die größte Unbekannte bei der Berechnung der zukünftigen globalen Erwärmung stellt die Weltwirtschaft dar. Da das Wirtschaftswachstum der Welt in der Vergangenheit stark mit ihrem Verbrauch an fossilen Energieträgern korrelierte[26] und dies auch in der Zukunft erwartet werden kann, vergrößern sich entsprechend die Unbekannten in der klimatologischen Gleichung.

Karte der berechneten globalen Erwärmung zum Ende des 21. Jahrhunderts. In diesem verwendeten HadCM3-Klimamodell beträgt die durchschnittliche Erwärmung 3°C.

Des Weiteren kann das Klimasystem noch einige "Überraschungen" in Form von Rückkopplungen beinhalten. Diese können die globale Erwärmung entweder verstärken oder abschwächen. Zum Beispiel führt die schmelzende Eisdecke in der Arktis zu einer Abnahme der Menge an in den Weltraum reflektiertem Sonnenlicht. Das an der Stelle des bisherigen Eises dann vorzufindende Meerwasser nimmt deutlich mehr Wärmeenergie auf und führt zu weiterem Abschmelzen des umliegenden Polareises. Solche Rückkopplungen sind sehr schwierig zu modellieren, und sie führen ebenfalls zur Unsicherheit der zukünftigen Erwärmung. Eine konkrete Berechnung unter Einbeziehung von ungünstig eintretenden Rückkopplungen wurde von Wissenschaftler/innen der University of California, Berkeley erstellt. Diese nahmen an, dass der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre sich von den derzeitigen etwa 380 ppm bis 2100 auf etwa 550 ppm erhöhen wird. Dies sei allein der von der Menschheit bewirkte anthropogene Zuwachs. Die Erde wird dann um etwa 5,8°C wärmer, ein Resultat am oberen Ende der vorliegenden Abschätzungen. Die Forscher/innen machten dann darauf aufmerksam, dass die erhöhte Temperatur selbst wieder ökologische und chemische Prozesse anstößt oder verstärkt, die zu zusätzlicher Freisetzung von Treibhausgasen, insbesondere Kohlendioxid und Methan, führen. Sie nennen die bei ansteigender Temperatur erhöhte Freisetzung von Kohlendioxid aus den Weltmeeren und die beschleunigte Verrottung von Biomasse, was zu zusätzlichen Mengen an Methan und Kohlendioxid führt. An Ende kommen sie zu dem Ergebnis, dass die globale Erwärmung noch um 2°C stärker ausfallen kann, als dies mit den Klimasimulationen ohne Berücksichtigung dieser Rückkopplung der Fall wäre. Damit ergibt sich als Szenarioendwert ein Anstieg der Temperatur der Erdoberfläche um 7,5 bis 8°C bis 2100, wenn nicht der Ausstoß von Treibhausgasen drastisch reduziert wird.[27]

Auswirkungen

Datei:AuswirkungTreibhauseffekt.png
Wechselwirkungen der globalen Erwärmung.
Der gemessene Anstieg des Meeresspiegels zwischen 1900 und 2000 beträgt 18,5 cm und erhöht sich weiter.

Hauptartikel: Folgen der globalen Erwärmung

Wegen der Auswirkungen auf menschliche Sicherheit, Gesundheit, Wirtschaft und Umwelt ist die globale Erwärmung mit großen Risiken behaftet. Einige mit ihr zusammenhängende Umweltveränderungen sind schon heute wahrzunehmen. Diese Veränderungen wie die verringerte Schneebedeckung, der steigende Meeresspiegel, die Gletscherschmelze und zu beobachtende Wetterveränderungen gelten neben den Temperaturmessungen als Belege für den Klimawandel. Sie sind Beispiele für jene Konsequenzen der globalen Erwärmung, die nicht nur Aktivitäten des Menschen beeinflussen, sondern auch die Ökosysteme. Die Folgen des Klimawandels könnten dabei so vielfältig und umfassend sein, dass im Folgenden nur ein kleiner Ausschnitt von ihnen aufgezeigt werden kann.

  • Gesundheitsrisiken bestehen zum einen durch die steigenden Lufttemperaturen. Hitzewellen werden öfter auftreten, während extreme Kälteereignisse wahrscheinlich seltener werden. Außerdem kann es zu einer weiteren Verbreitung von wärmeliebenden Schädlingen und Krankheitserregern (zum Beispiel Malaria) in kühlere Regionen hinein kommen.[28]
  • Im Zuge der globalen Erwärmung kommt es zu einem Anstieg des Meeresspiegels. Dieser erhöhte sich in den letzten Jahrzehnten um 1-2 cm pro Jahrzehnt und aktuell um 3 cm pro Dekade [29], was besonders küstennahe Gebiete und Inseln bedroht. Nach verschiedenen Szenarien des IPCC sind bis 2100 Erhöhungen des Meeresspiegels zwischen 0,09 m und 0,88 m möglich, wobei 0,48 m als Mittelwert angegeben wird. Grund für den Anstieg sind die thermische Ausdehnung des Wassers sowie die Aufnahme von Schmelzwasser aus Gletschern.
  • Die Ozeane werden nicht nur wärmer, sondern sie nehmen auch Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und versauern dadurch. Die Auswirkungen auf die Meere und die stark betroffenen Korallen können erheblich sein, da sie ihre schützende Kalkschicht nicht mehr bilden können. Da besonders zahlreiche Kleinstlebewesen am Anfang der ozeanischen Nahrungskette auf schützende Kalkschichten angewiesen sind, sind die Auswirkungen auf das Ökosystem Ozean möglicherweise beträchtlich.[12]
  • Unter anderem steigende Meerestemperaturen haben zu veränderten Niederschlagsmustern geführt. Durch den warmen Indischen Ozean beispielsweise kommt es im Osten Afrikas zu häufigeren und extremeren Dürren.[30]
  • Durch die Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur steigt die Verdunstungsrate, was gleichzeitig zu Dürren und vermehrt auftretenden Starkniederschlägen führt. Damit verbunden ist verstärkte Erosion, die ihrerseits zur weiteren Verstärkung des Treibhauseffektes führt. Der erhöhte Energiegehalt in der Atmosphäre, vor allem in Form von Wärme und Wasserdampf, wird voraussichtlich die Zunahme extremer Wetterbedingungen verursachen (häufigere Unwetter mit hohen Folgekosten). Präventionsmaßnahmen (insbesondere die Reduktion von CO2) könnten sich bald als wirtschaftlicher herausstellen als das Beheben von Unwetterschäden.[31]
  • Seit einigen Jahrzehnten ist ein Anstieg der Zerstörungskraft von Hurrikanen messbar geworden,[32] [33] der sich direkt mit steigenden Meerestemperaturen in Einklang bringen lässt.[34] Die Daten deuten darauf hin, dass sich mit ansteigender Oberflächentemperatur der Meere nicht die Zahl, aber das Ausmaß schwerer Tropenstürme vergrößert. In ähnlicher Weise wird ein allgemeiner Anstieg schwerer Stürme und Überschwemmungen berichtet.
Datei:Risks and Impacts of Global Warming German2.png
Konzeption von Risiken und Folgen der globalen Erwärmung nach Angaben des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) und wie diese Risiken sich mit ansteigenden Temperaturen jeweils vergrößern. Die Leiste links beinhaltet Projektionen und abgeschätzte Unsicherheiten, die mit den möglichen Szenarien einhergehen.

Die Risiken für Ökosysteme auf einer erwärmten Erde steigen erheblich mit dem Grad des Temperaturanstiegs. Unterhalb einer Erwärmung von 1°C sind die Risiken vergleichsweise gering, für anfällige Ökosysteme jedoch nicht zu vernachlässigen. Zwischen 1°C und 2°C Erwärmung liegen signifikante und auf regionaler Ebene mitunter substanzielle Risiken vor. Eine Erwärmung oberhalb von 2°C birgt enorme Risiken für das Aussterben zahlreicher Tier- und Pflanzenarten, deren Lebensräume nicht länger ihren Anforderungen entsprechen. Diese Arten werden verdrängt oder können aussterben, wenn sie den sich geografisch schnell verschiebenden Vegetationszonen nicht folgen können.[35] Andere Arten können sich unter den veränderten Bedingungen stärker ausbreiten. Über 2°C droht sogar der völlige Kollaps von Ökosystemen, deutlich verstärkt auftretende Hunger- und Wasserkrisen sowie weitere sozioökonomische Schäden, besonders in Entwicklungsländern.[36]

Die genannten Folgen könnten auch erhebliche ökonomische Konsequenzen nach sich ziehen. Das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung schätzt, dass ein ungebremster Klimawandel bis zum Jahr 2050 bis zu 200 Billionen US-Dollar volkswirtschaftliche Kosten verursachen könnte.[31] Diese Schätzung ist natürlich sehr grob, verdeutlich aber die finanzielle Größenordnung, in welcher der Klimawandel gedacht werden muss.

Schließlich erfolgt die globale Erwärmung nicht zwingend graduell, sondern sie kann auch abrupt stattfinden. Auch wenn dieses Szenario als zumindest mittelfristig sehr unwahrscheinlich bewertet wird, kann der Klimawandel zu veränderten Meeresströmungen und hierbei besonders zu einem Versiegen des Golfstroms führen. Dies hätte einen massiven Kälteeinbruch in ganz Westeuropa und Nordeuropa zur Folge. Falls sich das Klima weiter erwärmt, könnte es mit der Zeit auch zu einem Versiegen oder einer anderweitigen Veränderung der übrigen ozeanischen Strömungen kommen, mit weitreichenden Konsequenzen für den globalen Energiehaushalt. Diese Worst Case-Annahme war Thema einer Studie des Pentagons von 2003, die von massiven politischen Umwälzungen in Folge einer solchen Entwicklung ausging.[37]

Klimaschutzmaßnahmen

Hauptartikel: Klimaschutz

Das Ausmaß der möglichen Konsequenzen der globalen Erwärmung führt zur Frage, wie diese verhindert oder ihre Folgen zumindest gemildert werden können. Die Grenze von tolerablem zu "gefährlichem" Klimawandel wird politisch beispielsweise von der Europäischen Union mit einer Erwärmung um 2°C benannt. Bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts müsste dafür der CO2-Ausstoß um etwa 80-90% im Vergleich zu 2005 reduziert werden, damit die CO2-Konzentration nicht über 450 ppm steigt. Bislang zeigt die Entwicklung der weltweiten Emissionen von Treibausgasen allerdings weiterhin einen deutlichen Anstieg, keine Verminderung an.

Datei:Windkraftanlagen Dänemark.jpg
Windenergieanlagen wie hier an der dänischen Küste gelten als ein wesentlicher Teil des Klimaschutzes mittels erneuerbarer Energien.

Auf globaler, regionaler und lokaler Ebene sind zahlreiche Maßnahmen zum Klimaschutz möglich und teilweise bereits beschlossen. Global stellen die Klimarahmenkonvention (UNFCCC) der Vereinten Nationen und das daran angeschlossene Kyoto-Protokoll die einzig völkerrechtlich verbindlichen Regelungen zum Klimaschutz dar. Die Klimarahmenkonvention wurde 1992 in New York City verabschiedet und wurde im gleichen Jahr auf der UN-Konferenz für Umwelt und Entwicklung (UNCED) in Rio de Janeiro von den meisten Staaten unterschrieben. Mit der Rahmenkonvention wurde zugleich dem neu entstandenen Prinzip der Staatengemeinschaft Rechnung getragen, dass auf eine Bedrohung der globalen Umwelt reagiert werden kann, ohne endgültige Beweise für ihr genaues Ausmaß vorliegen haben zu müssen. Auf der Rio-Konferenz wurde auch die Agenda 21 verabschiedet, die seitdem Grundlage für viele lokale Schutzmaßnahmen ist.

Die derzeit 189 Vertragsstaaten der Klimarahmenkonvention treffen sich jährlich zu Konferenzen, den so genannten Weltklimagipfeln. Die bekannteste dieser Konferenzen fand 1997 im japanischen Kyoto statt und brachte als Ergebnis das genannte Kyoto-Protokoll hervor. Hierin wurde die Reduktion der Treibhausgasemissionen aller industrialisierten Staaten auf ein bestimmtes Niveau festgeschrieben. Einigen dieser Staaten wurden noch Steigerungen ihres Ausstoßes zugestanden, der jedoch ebenfalls begrenzt wurde. Das Kyoto-Protokoll ist mittlerweile von fast allen Staaten mit Ausnahme der USA und Australiens ratifiziert worden. Es enthält aus Sicht des Klimaschutzes nur vergleichsweise geringe und unzureichende Reduktionsverpflichtungen, die zudem nicht über das Jahr 2012 hinaus reichen. Derzeit läuft der Post-Kyoto-Prozess, in dem über die Zukunft der Klimaschutzpolitik verhandelt wird.

Neben der politischen existieren auf der technischen Ebene eine Vielzahl von Optionen zur Verminderung von Treibhausgasemissionen. So ließe sich theoretisch auch mit heutigen Mitteln ein effektiver Klimaschutz realisieren.[38] Besonders den erneuerbaren Energien kommt hierbei eine Schlüsselrolle zu.[39] Die dennoch bestehenden Schwierigkeiten und vor allem die Kosten einer solchen Vermeidungsstrategie hemmen bislang die notwendigen Investitionen. Dem gegenüber wurde ein vollständiger Klimaschutz mit Kosten von weniger als 1% des Welt-Bruttosozialprodukts geschätzt.[40] Im Kontrast zu den genannten 200 Billionen Dollar Schäden durch ungebremsten Klimawandel[31] würde dieser Vermeidungsansatz unter 30 Billionen Dollar kosten.

Zudem bestehen zahlreiche Möglichkeiten, durch individuelle Verhaltensumstellungen und veränderten Konsum einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Hierzu können neben vielen anderen vermehrte Energieeinsparung, der Umstieg auf umweltfreundlichere Verkehrsmittel oder die Investition in erneuerbare Energieträger im privaten Bereich gezählt werden.

Klimaforschung

Klimamodelle

Ergebnisse zweier Klimamodelle bei der Nachberechnung des 20. Jahrhunders.
Ein Klimamodell vom Projekt ClimatePrediction.net

Hauptartikel: Klimamodell

In Ermangelung einer Ersatzerde, mit der reale Experimente möglich wären, werden zur Berechnung des globalen Klimas sehr aufwändige Computermodelle verwendet. Diese gehören zu den komplexesten existierenden Programmen und benötigen entsprechend leistungsfähige Supercomputer, um in vertretbarer Zeit das Klima zu modellieren. Einen anderen Ansatz verfolgt das Projekt ClimatePrediction.net, das auf das Modell des verteilten Rechnens zurückgreift. Dieses verwendet die nicht genutzte Rechenkapazität auf zehntausenden Heimcomputern, um möglichst viele Läufe eines Klimamodells zu ermöglichen.

Die Modellierung des Klimas befindet sich in einer steten Weiterentwicklung.[41] Dennoch ist die Berechnung des Klimas anhand von Modellen durch die Komplexität des Klimasystems mit Unsicherheiten verbunden. Diese führen zwar zum Entstehen einer nicht zu vernachlässigenden Fehlergrenze besonders bei Berechnungen in die Zukunft, stellen aber nach derzeitigem Kenntnisstand keine prinzipielle Hürde für die Projektion von Temperaturen, Niederschlagsverhältnissen und weiteren Effekten der globalen Erwärmung dar. Die verfügbaren Klimamodelle vermögen den Verlauf des Klimas im 20. Jahrhundert recht genau wiederzugeben, so dass auch Projektionen für das 21. Jahrhundert mit einiger Zuversicht trotz ihrer Bandbreite als wahrscheinlich angesehen werden können.

Von Klimamodellen nachvollzogene Elemente des Klimas der Erde umfassen neben den selbstverständlichen jahreszeitlichen Übergängen oder dem Tag-Nacht-Wechsel mit unterschiedlicher Genauigkeit auch Besonderheiten wie Vulkanausbrüche, Hitzewellen oder El Niños. Berücksichtigte Elemente der Atmosphäre sind neben den Treibhausgasen besonders Aerosole, Wolken, Ozon und Wechselwirkungen mit den Ozeanen auch die Einwirkung von solaren Veränderungen. Dabei wird beispielsweise die Temperaturentwicklung genauer abgebildet als die Verteilung und die Menge von Niederschlägen. Eine Einschränkung der Klimamodelle stellt bislang vor allem ihre räumliche Auflösung dar. Diese erlaubt bereits relativ genaue Berechnungen für die kontinentale Ebene. Regionale Modelle jedoch weichen noch recht stark von dem tatsächlich beobachteten Klima ab. Existierende Computer stoßen mit der weiteren Verfeinerung der regionalen Auflösung immer wieder an ihre Leistungsgrenze.

Das Intergovernmental Panel on Climate Change

Hauptartikel: Intergovernmental Panel on Climate Change

Als internationale Institution wurde 1988 der Zwischenstaatliche Ausschuss über den Klimawandel (Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)) eingerichtet. Er fasst für seine Berichte weltweit die Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Klimaveränderungen zusammen und bildet damit den aktuellen Stand des Wissens in der Klimatologie ab. Die letzte Zusammenfassung, der Third Assessment Report, erschien 2001.[1] Die nächste Veröffentlichung ist mit dem Fourth Assessment Report für 2007 geplant. Die Berichte können als Abbildung einer Konsenspositionen innerhalb der Klimatologie gelten, da sie alle relevanten Informationen und Ergebnisse aus Fachbeiträgen bündeln.

Die IPCC-Berechnungen der zukünftig wahrscheinlichen Erwärmung basieren auf verschiedenen Klimamodellen, die 35 verschiedene Emissionsszenarien einbeziehen. Diese Szenarien ergeben sich aus unterschiedlich vorhergesagten Mengen von Treibhausgasen und Aerosolen, die vom Menschen verursacht werden. Die Daten berücksichtigen dabei auch die Vorhersagen von ökonomischen Modellen.

Im dritten IPCC-Bericht wird als Bandbreite aller Modelle und aller Szenarien im Zeitraum von 1990 bis 2100 eine Erhöhung der bodennahen Lufttemperatur von 1,4 °C bis 5,8 °C und eine Erhöhung des Meeresspiegels von ca. 0,1 m bis 0,9 m projiziert. Das IPCC berücksichtigt auch die von den erwarteten Klimaänderungen verursachten Folgen für die Zivilisation und wägt die Kosten der erwarteten Folgen gegen die Kosten der vorgeschlagenen Maßnahmen ab.

Siehe auch: World Meteorological Organization (WMO)

Kritik an der Klimaforschung und der Klimaschutzpolitik

Hauptartikel: Klimakritiker

Obwohl die globale Erwärmung und der ihr hauptsächlich zugrundeliegende menschliche Einfluss auf das Klima wissenschaftlicher Konsens sind, gibt es einige wenige Wissenschaftler, welche von diesem Konsens abweichen. Die Kritik dieser so genannten "Klimaskeptiker" oder "-kritiker" ist nicht einheitlich und widerspricht sich zum Teil.

Klimakritiker verneinen, dass es überhaupt eine Erderwärmung gebe, sie bezweifeln, dass menschliche Aktivitäten dafür verantwortlich seien und verweisen auf natürliche oder noch unbekannte Einflüsse, oder sie kritisieren Maßnahmen des Klimaschutzes als zu teuer, entweder weil die Schäden durch die globale Erwärmung geringer sein würden als befürchtet, oder weil der Klimawandel letzten Endes sogar nützlich sei für die Menschen.

In der Klimaforschung selber werden die meisten der dargestellten Positionen abgelehnt, und der Konsens besteht in der Anerkennung der menschlich verursachten Erwärmung der Erde.[6]

Siehe auch

Literatur

Aufsätze

  • Buttschardt, Tillmann, 2005: Klimaänderung – Was weiß die Wissenschaft? in: Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung 17(3), S. 166–170, ISSN 0934-3504
  • Kohl, Harald, 2002: Neuer Bericht zum Weltklima: Künstliche Heißzeit, in: Physik in unserer Zeit 33(5), S. 232–238, ISSN 0031-9252
  • Rahmstorf, Stefan, 2005: Dem Sturm begegnen - Klimawandel ist kein Schicksal. Wir können ihn erklären - und begrenzen. Klima & Wandel, Vortragsreihe: Ist Zukunft berechenbar? 4 Seiten (PDF)
  • Schönwiese, Christian D., 2004: Globaler Klimawandel im Industriezeitalter, in: Geographische Rundschau 56(1), S. 4–9, ISSN 0016-7460
  • Schönwiese, Christian D., 2005: Globaler und regionaler Klimawandel – Indizien der Vergangenheit, Modelle der Zukunft, in: Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung 17(3), S. 171–175, ISSN 0934-3504
  • World Resources Institute, 2006: Climate Science 2005 - Major New Discoveries (PDF) (englisch)
  • Zellner, R., 2003: Klimawandel: Eine Herausforderung für Wissenschaft und Gesellschaft, in: Chemie Ingenieur Technik 75(8), S. 983 ff. ISSN 0009-286X

Bücher

  • Flannery, Tim (2006): Wir Wettermacher, Fischer, ISBN 310021109X.
  • Grassl, Hartmut et al. (2005): Wetterkatastrophen und Klimawandel. Sind wir noch zu retten?, Pg Verlag, ISBN 3937624805.
  • Kolbert, Elizabeth (2006): Vor uns die Sintflut. Depeschen von der Klimafront, Berlin Verlag, ISBN 3827006430
  • Latif, Mojib (2004): Klima, Fischer Tb., ISBN 3596161258
  • Ludwig, Karl-Heinz (2006): Eine kurze Geschichte des Klimas. Von der Entstehung der Erde bis heute, ISBN 340654746X
  • Rahmstorf, Stefan und Hans Joachim Schellnhuber (2006): Der Klimawandel, Beck, ISBN 3-4065-0866-9
  • Schellnhuber, Hans Joachim, W. Cramer, N. Nakicenovic, T. Wigley und G. Yohe (Hrsg.) (2006): Avoiding Dangerous Climate Change, Cambridge University Press, auch als Download (englisch)
  • Schönwiese, Christian D. (2003): Klimatologie. UTB, 2. Auflage, ISBN 3825217930

Quellen

  1. ↑ a b c Intergovernmental Panel on Climate Change (2001): Climate Change 2001 – IPCC Third Assessment Report, Online-Version
  2. ↑ RealClimate: Water vapor: feedbach or forcing?
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